PL234671B1 - Układ przekaźników elektronicznych w układzie sprzężenia silników elektrycznych zawieszenia pojazdów - Google Patents

Abstract

Układ przekaźników elektronicznych w obwodach cewek kolumn liniowych silników elektrycznych, każdy ze współosiowym ruchomym rdzeniem trzpienia magnesu trwałego o takiej samej biegunowości pola magnetycznego lub taki układ przekaźników w obwodach cewek stojanów w tarczowych silników elektrycznych, każdy z wirnikiem lub z wirnikami obrotowymi wyposażonymi w płytki z magnesów trwałych o takim samym zestawieniu biegunowości pól magnetycznych płytek magnesów trwałych, jako elementów zawieszenia przy każdym z kół pojazdu wyposażonych w uzwojone cewki ("r") robocze ze wspólnymi końcówkami przewodów tych cewek ("r") połączonych szeregowo, równolegle lub szeregowo - równolegle, które są szeregowo zaciśnięte do zacisków (1) wyjściowych odcinających przekaźników ("Pr") cewek roboczych i gdzie do ich zewnętrznych zacisków (2) wyjściowych zaciśnięte są przewody sprzężenia elektrycznego oraz ze współosiowymi do uzwojeń tych cewek ("r") roboczych, niezależnymi uzwojeniami cewek ("c") czujników indukcyjnych ze wspólnymi końcówkami przewodów tych cewek ("c") połączonych szeregowo, równolegle lub szeregowo - równolegle, które są szeregowo zaciśnięte do zacisków (5) wyjściowych odcinających przekaźników ("Pc") cewek czujników i gdzie do ich zewnętrznych zacisków (6) wyjściowych, zaciśnięte są przewody wejściowe do wzmacniacza elektronicznego, charakteryzuje się tym, że końcówki każdej cewki ("c") czujnika są równolegle zaciśnięte do zacisków (3 i 4) wejściowych każdego przekaźnika ("Pr") cewki ("r") roboczej, a odgałęzienia od końcówek każdej cewki ("c") czujnika są równolegle zaciśnięte, także do zacisków (7 i 8) wejściowych każdego przekaźnika ("Pc") cewki ("c") czujnika z opornością wejściową przekaźnika ("Pc") obwodu cewki czujnika mniejszą, co najmniej o rząd wielkości od oporności wejściowej przekaźnika ("Pr") obwodu cewki roboczej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ dwóch przekaźników elektronicznych w obwodach cewek silników elektrycznych, które w układach sprzężenia elektrycznego tych cewek są elementami aktywnego zawieszenia pojazdów mechanicznych.

Wynalazek dotyczy dziedziny zastosowania urządzeń energoelektronicznych wykorzystanych do aktywnego sterowania pojazdów mechanicznych zawieszonych z udziałem urządzeń elektrycznych w postaci cewek elektrycznych z wprowadzonymi do wewnątrz sztywnymi ruchomymi trzpieniami magnesów stałych liniowych silników elektrycznych, zamiast tłoczysk amortyzatorów hydraulicznych pojazdów mechanicznych, zamontowanych na mechanicznych urządzeniach resorujących w postaci sprężyn resorujących resorów piórowych, drążków skrętnych lub miechów pneumatycznych.

Układ dwóch przekaźników elektronicznych w obwodach cewek liniowych silników elektrycznych wynalazku jest funkcjonalnym odwzorowaniem istoty wynalazku znanego z opisu patentu nr Pat. 214393, którego istotą także jest budowa układu dwóch zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora hydraulicznego zawieszenia pojazdów.

Funkcjonalną istotą amortyzatorów sprzężonych hydraulicznie w dwóch układach sprzężenia są, względnie krótkotrwałe - z udziałem układu zaworów zwrotnych w tłoku - separacje tych amortyzatorów z układów sprzężenia hydraulicznego, wynikające z oscylacji kół pojazdu od wybojów na drodze.

Natomiast, funkcjonalnym odwzorowaniem sprzężenia hydraulicznego w układach sprzężonych, przedstawionym w opisie patentu nr Pat. 214393, według wynalazku jest sprzężenie elektryczne liniowych silników elektrycznych zawieszenia pojazdów.

Według wynalazku elektroniczna separacja z układu sprzężenia elektrycznego jest odpowiednikiem separacji z układu sprzężenia hydraulicznego amortyzatorów. Elektronicznym odpowiednikiem separacji ze sprzężenia hydraulicznego amortyzatorów, według wynalazku jest separacja - z udziałem układów energoelektronicznych urządzeń przełączających.

Z takich urządzeń przełączających znane są przekaźniki elektroniczne wykonane w formie zintegrowanych, zunifikowanych urządzeń elektrycznych z dziedziny bezstykowych przekaźników półprzewodnikowych typu SSR (Solid State Relay) przeznaczonych do odcięcia lub załączenia przepływu prądu w obwodzie elektrycznego obciążenia prądowego.

W zakresie użytkowym przekaźniki klasyfikują się na odcinające lub załączające przepływ prądu na parze zacisków lub na kilku parach zacisków wyjściowych przekaźnika, zależnie od przyłożonego, optymalnego przedziału wielkości napięcia sterującego na parze zacisków lub na kilku parach zacisków wejściowych przekaźnika.

Przekaźniki półprzewodnikowe SSR, jako elementy przełączające liniowe silniki elektryczne sprzężone elektrycznie, które zamiast hydraulicznych systemów przełączania przez separacje układów amortyzatorów od sprzężenia hydraulicznego, według wynalazku służą do przełączania obciążeniem prądowym na ich zaciskach wyjściowych przy stosowaniu półprzewodnika sterowanego. Elektroniczny obwód wejściowy sterowania przekaźnika półprzewodnikowego, także w wersji stycznika półprzewodnikowego są elementami optoelektronicznymi z bezpośrednim czynnikami przełączającymi w postaci fotodiody, w funkcji fotoemitera emitującego promieniowanie podczerwone do fotodekodera diodowego. Ponadto, fotodekoder występuje w postaci fototranzystora, fototyrystora, fototriaka oraz w postaci optosprzęgacza diodowego.

Natężenie promieniowania podczerwonego jest elementem funkcji bezstykowego przełączania obwodu wyjściowego obciążenia prądowego, a także jest czynnikiem galwanicznej separacji obwodu wejściowego od obwodu wyjściowego.

W zastosowaniu do wynalazku element optoelektroniczny, jako element funkcji bezstykowego przełączania obwodu elektrycznego, tym się różni od powszechnie stosowanych przekaźników elektromechanicznych także w formie styczników, że mechaniczny kontakt końcówek przewodzących przepływ prądu elektrycznego przyczynia się do powstawania niekorzystnego wyładowania elektrycznego. Takie zjawisko w momentach indukcji cewki zapłonowej było przyczyną powstawania wyładowań elektrycznych w tym niekorzystnych, że powstawały pomiędzy końcówkami przewodzącymi elektromechanicznych elementów przełączających w zastosowaniu do aparatu zapłonowego, stosowanego do zapłonu mieszanki paliwowej w silnikach spalinowych pojazdów mechanicznych, w latach siedemdziesiątych dwudziestego wieku zastąpionych elektronicznymi, bezstykowymi urządzeniami zapłonowymi, na przykład firmy Bosch.

PL 234 671 B1

Elektroniczne obwody wejściowe przekaźników różnią się napięciem sterującym, odcinającym lub załączającym przepływ prądu elektrycznego pomiędzy ich zaciskami wyjściowymi. Wielkość tego napięcia sterującego jest określona wielkością oporności obwodu wejściowego, przy której obwód wejściowy sterowania każdego z układu przekaźników półprzewodnikowych, z wykorzystaniem optymalnej wielkości natężenia promieniowania elementu optoelektronicznego powoduje bezstykowe odcięcie lub załączenie przepływu prądu w obwodzie obciążenia pomiędzy zaciskami wyjściowymi obwodu wyjściowego przekaźnika z wykorzystaniem triaka lub pary tyrystorów.

Przy czym, optymalny zakres promieniowania jest wybrany z widma promieniowania elektromagnetycznego w paśmie długości fali od podczerwieni, poprzez długości fali światła widzialnego do widma w paśmie ultrafioletu.

Ponadto, w przypadku przedstawionego wynalazku przekaźnik elektroniczny jest przystosowany do dwóch kierunków prądu indukcyjnego w obwodzie wejściowym każdego przekaźnika. Dwukierunkowy przepływ prądu indukcyjnego od cewek czujników do obwodów wejściowych układu przekaźników jest przez stosowanie, powszechnie stosowanych przekaźników przystosowanych do sterowania obwodem wejściowym natężeniem prądu zmiennego.

Tak, że w obwodzie wejściowym przekaźników elektronicznych, dodatkowo w obwodzie elementu optoelektronicznego mają wbudowany mostek Graetza lub element optoelektroniczny jest w obwodzie z dodatkową diodą półprzewodnikową, oraz opcjonalnie w obwodzie z dodatkowym kondensatorem.

Znane jest aktywne zawieszenie pojazdu w wykonaniu amerykańskiej firmy Bose Corporation, przedstawione w publikacji miesięcznika Auto Technika Motoryzacyjna z września 2008 roku, firmy znanej z produkcji sprzętu audio. Aktywne zawieszenie systemu firmy Bose jest realizowane z wykorzystaniem elektronicznych technik obróbki dźwięku i z wykorzystaniem elementów wykonawczych przez stosowanie elektrycznych silników liniowych o pracy odwracalnej, zasilanych energią elektryczną z zasobów pojazdu.

W układzie zawieszenia firmy Bose, nadwozie jest zawieszone na mechanicznych drążkach skrętnych, a przy każdym z kół samochodu, zamiast konwencjonalnych amortyzatorów hydraulicznych są umieszczone liniowe silniki elektryczne. Według systemu firmy Bose przepływ prądu jest sterowany procesorem i zróżnicowane napięcie jest połączone z uzwojeniem cewek liniowych silników elektrycznych, regulującym wielkości tłumienia reakcyjnych, pionowych skoków ruchomych trzpieni magnesów trwałych. Sterowanie procesorowe, elektronicznym sterownikiem aktywnego zawieszenia pojazdu jest w oparciu o dane zebrane przez czujniki indukcyjne, co do zachowania pojazdu względem stanu nawierzchni. Silniki przeciwdziałają przechyłom wzdłużnym i bocznym nadwozia od sił odśrodkowych nadwozia z takimi amplitudami i z częstotliwościami przebiegu napięć sygnałów wyjściowych elektronicznych wzmacniaczy mocy, które zasilają silniki elementów zawieszenia w pracy odwracalnej, w stosunku do częstości i wielkości sił odśrodkowych nadwozia. Jednocześnie te same silniki są zasilane z udziałem tych samych wzmacniaczy mocy, z takimi amplitudami i z takimi częstotliwościami zmian napięcia sygnałów wyjściowych, które według analogicznej zasady pracy odwracalnej według częstości i wielkości wybojów lub wyrw występujących na drodze tłumią oscylacje kół pojazdów.

Z takimi impulsami napięcia elektrycznego doprowadzonego do poszczególnych cewek liniowych silników elektrycznych, że moc elektryczna przebiegu impulsów napięcia ze wzmacniaczy powodują pracę reakcji skoków trzpieni magnesów trwałych, odwracalną względem oscylacji skoków kół od uderzeń o wyboje lub od wybicia kół do wyrw na drodze.

W przeciwieństwie do systemu Bose, według proponowanego wynalazku, w zależności od kierunku wektora siły odśrodkowej oddziałującej na nadwozie pojazdu, kierunek prądu indukowanej siły elektromotorycznej w czasie rzeczywistym wewnątrz wszystkich sekcji cewek czujników indukcyjnych jest elementem sterowania wzmacniaczem mocy wyjściowej w reakcji na siły odśrodkowe nadwozia i jest źródłem indukcji siły elektromotorycznej zasilającej cewki robocze silników elementów zawieszenia sprzężonych elektrycznie.

Miejsce konwencjonalnych amortyzatorów hydraulicznych przejęły liniowe silniki elektryczne, jako elektromagnetyczne stabilizatory przechyłów i tłumiki drgań izolujące nadwozie od oscylacyjnych wibracji od uderzeń kół pojazdu o wyboje.

Wynalazek jest kontynuacją zawieszenia firmy Bose, zwłaszcza układu zawieszenia pojazdu w zakresie wykorzystania liniowych silników elektrycznych, oraz nawiązującego do elektronicznego sterowania zawieszeniem.

W przykładzie urządzeń przełączających obwody elektryczne, znany jest system aktywnej geometrii kontroli zawieszenia na podstawie patentu Korei Południowej nr KR20090052042, firmy Hyundai

PL 234 671 B1

Mobis Co., Ltd.. Na podstawie patentu KR20090052042 jest przedstawiony system przełączania, poprzez układ mostkowy przekaźnikiem sterującym w formie elektronicznego sterownika typu Mikom. Sterownie przekaźnikiem Mikom jest systemem kontroli przepływu prądu do obwodu każdej z cewek elektromagnetycznych uruchamiających przekaźniki elektromechaniczne, bezpośrednio przełączające zasilanie silników napędowych systemu kontroli geometrii zawieszenia.

W przeciwieństwie do wynalazku firmy Hyundai, według proponowanego wynalazku, w systemie przełączania obwodów cewek silników elektrycznych są stosowane przekaźniki elektroniczne.

Na podstawie patentu europejskiego nr EP 0361670 A2 firmy Aura Systems, Inc., w przeciwieństwie do proponowanego wynalazku, zaprezentowany jest inny system pozyskania siły mechanicznego tłumienia oscylacji podwozia pojazdu. Ten system polega na zwiększeniu efektywności działania liniowych silników elektrycznych elementów zawieszenia. Polegający na zwiększeniu sprawności takiego silnika w celu oszczędności energii elektrycznej z zasobów pojazdu w pozyskaniu siły elektrodynamicznej od napięcia wzmacniacza mocy dostarczonego do liniowych silników elementów zawieszenia kół. Zwiększenie efektywności elementów zawieszenia liniowych silników według systemu firmy Aura polega na budowie, koncentrycznych względem siebie uzwojonych cewek liniowego silnika elektrycznego.

Na podstawie innego europejskiego patentu nr EP 1512559 A2 udzielonemu firmie Bose, przedstawiony jest system aktywnego zawieszenia, polegający na przełączaniu w trybie awaryjnym zasilania elektrycznych silników elementów aktywnego zawieszenia.

Przy czym, przełączanie obwodów elektrycznych jest z wykorzystaniem optoizolatorów typu H11 AB17D. Optoizolator jest transoptorem i jest elementem optoelektronicznym. Składa się z fotodiody w funkcji fotoemitera i z fototranzystora w funkcji fotodekodera.

W nawiązaniu do proponowanego wynalazku przeciwstawiony optoizolator H11AB17D, tym się różni od każdego z proponowanych, według wynalazku układów przekaźników SSR, że obwód transoptora stosowanego w optoizolatorze H11AB17D jest w przypadku przekaźników SSR stosowany, jako jeden z wariantów optoelektronicznego obwodu wejściowego.

Celem wspomnianego przełączania, według patentu EP 1512559 A2 jest działanie elektrycznych elementów zawieszenia z wykorzystaniem biernej charakterystyki tłumienia. Przełączanie jest w wypadku wyłączenia lub w wyniku uszkodzenia systemu aktywnego zawieszenia pojazdu. Zasilanie silników jest od napięcia prądu indukcyjnego, od siły elektromotorycznej indukowanej w cewkach elektrycznych silnika. Przy czym, kierunek tej siły jest przeciwny do kierunku skoku koła pojazdu. Innym systemem zasilania jest wykorzystanie przepływu prądu od ładunku elektrycznego zawartego w kondensatorze elektrycznym. Trzecim systemem zasilania w trybie awaryjnym jest zasilanie z baterii akumulatora.

W nawiązaniu do układu poziomowania nadwozia, w zastosowaniu wojskowym znane jest urządzenie podukładu śledzenia celu, na który jest skierowany ogień artyleryjski z działa czołgowego. Podukład śledzenia celu jest elementem elektronicznego systemu sterowania ogniem artyleryjskim w oparciu o przyrządy celownicze. Urządzenie wykorzystuje układ poziomowania nadwozia, który współdziała z systemem stabilizacji działa czołgowego. Przykładem takiego urządzenia jest system kierowania ogniem artyleryjskim o nazwie: „Drawa T.” opracowany w Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie i jest stosowany do polskiego czołgu PT 91 „Twardy”. Innym przykładem, na podstawie publikacji w czerwcowym numerze z 2011 roku polskiego miesięcznika, pod tytułem: „Nowa Technika Wojskowa” znany jest również elektroniczny podukład automatycznego śledzenia celu, który jest elementem procesorowego systemu kierowania ogniem artyleryjskim z działa czołgowego w oparciu o przyrządy celownicze w tureckim czołgu „Altay”. Na przykładzie opisu patentu nr Pat. 221301 znany jest układ aktywnego poziomowania nadwozia pojazdu gąsienicowego zamontowanego na zawieszeniu z udziałem rotacyjnych amortyzatorów sprzężonych hydraulicznie. Według powyższego patentu zastosowane są urządzenia hydrauliczne w postaci pompy hydraulicznej, zadającej ciśnienie płynu hydraulicznego. Poprzez akumulator ciśnienia płynu, płyn jest rozdzielany rozdzielaczem hydraulicznym do wspólnego przewodu wymiany płynu ze zbiornikiem wyrównawczym w układach sprzężenia amortyzatorów hydraulicznych. Istotą tego układu poziomowania nadwozia czołgu jest wykorzystanie układu elektrozaworów sterujących przepływem płynu w celu optymalnie zadanej wysokości nadwozia, przy czym równoległej względem nawierzchni.

W celu oddania strzału z działa czołgowego, elektrozawory są sterowane sterownikiem elektronicznym, który z kolei jest sterowany podukładem śledzenia celu, na który jest skierowany ogień artyleryjski z działa czołgowego.

W nawiązaniu do pojazdów użytkowych, według publikacji w miesięczniku Auto Technika Motoryzacyjna ze stycznia 2009 roku samochód Mercedes-Benz SL ma zainstalowany układ hydrauliczny,

PL 234 671 B1 składający się z tłumika pulsacji, zaworu przelewowego oraz z czujnika ciśnienia płynu, który to czujnik ciśnienia na podstawie emitowanych sygnałów elektrycznych przesyłanych przewodami elektrycznymi do sterownika elektronicznego, zastosowanego do sterowania elementami wykonawczymi zawieszenia aktywnego ABC, realizującymi stabilizację nadwozia, według programu wprowadzonego do pamięci procesora sterownika, zasilanego z akumulatora elektrycznego pojazdu, określającego optymalne zachowania nadwozia jest realizowany, poprzez aplikacje płynu dodatkowymi wlewami do amortyzatorów za pomocą rozdzielacza hydraulicznego z akumulatora ciśnienia płynu.

W tej samej publikacji w miesięczniku Auto Technika Motoryzacyjna ze stycznia 2009 roku, w samochodzie Citroen C5 stosowane są przedni i tylny czujnik położenia nadwozia pojazdu, względem nawierzchni, które na podstawie emitowanych sygnałów elektrycznych przesyłanych przewodami elektrycznymi do sterownika elektronicznego zasilanego z akumulatora elektrycznego pojazdu, zastosowane są do sterowania elementami wykonawczymi aktywnego zawieszenia hydropneumatycznego Hydroactive 3, realizującymi stabilizację nadwozia od przechyłów i jednocześnie realizują funkcję poziomowania nadwozia przez automatyczną regulację wysokości nadwozia względem płaszczyzny drogi. Układ aktywnego poziomowania jest z zastosowanym oprogramowaniem zawierającym algorytm wprowadzony do elektronicznego sterownika komputera pokładowego pojazdu wobec względnego czynnika odniesienia. Względnym czynnikiem odniesienia są dane od czujników wysokości nadwozia względem średniej wysokości płaszczyzny drogi. Stosowanie układu aktywnego poziomowania nadwozia w pojazdach użytkowych pozwala na ograniczenie częstotliwości i amplitudy ugięcia i odbicia nadwozia.

Ponadto, stosowanie układu aktywnego poziomowania pozwala na ograniczenie ugięcia nadwozia, wynikającego z sytuacji drogowej innej, niż hamowanie i pokonywanie zakrętów w celu zwiększenia komfortu jazdy i ograniczenia zagrożenia chorobą lokomocyjną.

Sytuacją drogową pojazdu inną, niż hamowanie i pokonywanie zakrętów wynikającą ze stosowania aktywnego poziomowania nadwozia jest stosowanie układu aktywnego poziomowania nadwozia w oparciu o dodatkowy algorytm względnego czynnika odniesienia wprowadzony do elektronicznego sterownika komputera pokładowego pojazdu, uwzględniający dane systemu GPS satelitarnego systemu nawigacji drogowej pojazdów mechanicznych (Global Positioning System).

Na postawie opisu patentu nr Pat. 221578 znany jest układ aktywnego poziomowania nadwozia z wykorzystaniem systemu GPS. Pozwalającym na aktywne poziomowanie nadwozia pojazdu w oparciu o stałą linię horyzontu, na podstawie funkcji system GPS. Wskazania danych systemu GPS są sygnałami elektronicznego sterowania, określające współrzędne na wyświetlaczu monitora GPS i jednocześnie są sygnałami elektrycznymi w postaci danych wprowadzonych do elektronicznego komputera pokładowego.

Następnie, sygnały elektryczne przetworzone przez sterownik aktywnego poziomowania są wysłane do elektronicznego wzmacniacza napięcia, skąd optymalne wielkości impulsów napięcia elektrycznego są wysłane do cewki rozdzielacza hydraulicznego. Analogicznie do opisu patentu nr Pat. 221301, według opisu patentu nr Pat. 221578, poprzez akumulator ciśnienia, płyn jest rozdzielany rozdzielaczem do wspólnego przewodu wymiany płynu ze zbiornikiem wyrównawczym w układach sprzężenia amortyzatorów hydraulicznych. Następnie, układ elektrozaworów steruje przepływem płynu hydraulicznego w celu optymalnego położenia nadwozia względem linii horyzontu.

Ponadto, znany jest tarczowy silnik elektryczny z wirnikiem obrotowym, jako silnik tarczowy z dwiema zewnętrznymi cewkami elektrycznymi stojanów i z tarczą wirnika pomiędzy stojanami oraz z zamocowanymi na stałe na jej powierzchni magnesami trwałymi. Znany jest wirnikowy silnik elektryczny, jako silnik tarczowy z dwiema zewnętrznymi tarczami z zamocowanymi na stałe na ich powierzchniach magnesami trwałymi i z rdzeniami ferromagnetycznymi z nawiniętymi uzwojeniami cewek elektrycznych wewnętrznego stojana.

Istotą wynalazku jest układ dwóch przekaźników elektronicznych każdego z silników elementów elektrycznego zawieszenia w ich układzie sprzężenia elektrycznego, który dotyczy pojazdów zamontowanych na mechanicznym zawieszeniu sprężystym. Zaciski wyjściowe pierwszego przekaźnika są połączone pomiędzy końcówką przewodu od każdej cewki roboczej silnika elementu zawieszenia a końcówką przewodu od obwodu sprzężenia elektrycznego, a zaciski wyjściowe drugiego przekaźnika są połączone pomiędzy końcówką przewodu od każdej cewki czujnika indukcyjnego a końcówką przewodu od obwodu wejściowego elektronicznego analogowego wzmacniacza operacyjnego.

Według wynalazku końcówki przewodów od cewki czujnika indukcyjnego są także połączone z zaciskami wejściowymi pierwszego przekaźnika, a równoległe przewody od tej samej cewki czujnika

PL 234 671 B1 indukcyjnego są połączone z zaciskami wejściowymi drugiego przekaźnika z jego opornością wejściową, co najmniej o rząd wielkości mniejszą od oporności wejściowej pierwszego przekaźnika.

Zaletą stosowania wynalazku jest wykorzystanie układu przekaźników, jako czynników separacji z układu sprzężenia elektrycznego liniowych silników elektrycznych lub tarczowych silników elektrycznych z wirnikiem obrotowym, jako elementów zawieszenia pojazdu w funkcji amortyzatorów absorbujących oscylacyjne drgania podwozia od uderzeń kół pojazdu o wyboje. W funkcjach korekt położenia nadwozia od oddziaływania jego sił odśrodkowych, zaletą stosowania liniowych silników elektrycznych oraz wirnikowych silników elektrycznych w układach sprzężenia elektrycznego jest przeciwstawienie tym siłom odśrodkowym w połączonej pracy wszystkich silników elektrycznych w układach sprzężenia elektrycznego.

Co w porównaniu do systemu korekty położenia nadwozia od, potencjalnie takich samych oddziaływań sił odśrodkowych porównywalnego nadwozia z zastosowanym systemem firmy Bose, według wynalazku pozwala stosować silniki o względnie mniejszej mocy znamionowej. Z tego powodu korzystnie jest stosować kolumny liniowych silników elektrycznych, jako zamienniki wkładów amortyzatorów do tych typów kolumn MacPhersona przystosowanych do sprzężenia hydraulicznego, które są przedmiotem wynalazku opisanego w opisie patentu nr Pat. 221578, w zastosowaniach według zastrzeżeń 2, 3 i 4.

Również z tego powodu korzystnie jest stosować tarczowe silniki elektryczne z obrotowym wirnikiem, jako silnik tarczowy z dwoma zewnętrznymi pierścieniami stojanów i z tarczą wirnika pomiędzy stojanami oraz z zamocowanymi na stale na powierzchni tej tarczy wirnika magnesami trwałymi w formie zamienników obrotowych silników hydraulicznych w zastosowaniu do wynalazku rotacyjnego amortyzatora hydraulicznego, znanego z opisu patentu nr Pat. 227397 i z opisu patentu nr Pat. 221301, w zastosowaniu do zastrzeżenia wynalazku, według opisu patentu nr Pat. 227397.

Ponadto, korzystnie jest stosować tarczowe silniki elektryczne z obrotowymi wirnikami, jako silnik tarczowy z dwiema zewnętrznymi tarczami wirników, z zamocowanymi na stałe na ich powierzchniach magnesami trwałymi i z rdzeniami ferromagnetycznymi, z nawiniętymi uzwojeniami cewek elektrycznych wewnętrznego stojana w formie zamienników obrotowych silników hydraulicznych w zastosowaniu do wynalazku, znanego z opisu zgłoszenia patentowego nr P. 405871 w zastosowaniu do zastrzeżenia 7, odnośnie rotacyjnego amortyzatora hydraulicznego. Zaletą stosowania, według wynalazku zbędnym jest stosowanie komutatora w zastosowaniu do silników elektrycznych z obrotowym wirnikiem, zamiast silników hydraulicznych w rotacyjnych amortyzatorach hydraulicznych, ponieważ półobroty wykonywane przez rotacyjne elektryczne elementy zawieszenia są nie większe od 120°.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunkach schematów fig. 1, 2, 3, 4 i 5.

Na przykładzie wykonania wynalazku na fig. 1 są układy przekaźników elektronicznych w obwodach cewek dwóch liniowych silników elektrycznych z wykorzystaniem analogowego wzmacniacza operacyjnego, jako stopnia wejściowego nieodwracającego fazę i sumującego napięcie prądów indukcyjnych od cewek czujników, którego suma napięcia jest połączona z przedwzmacniaczem i poprzez wzmacniacz mocy wyjściowej zasilającym sprzężone elektrycznie cewki robocze liniowych silników zawieszenia koła tylnego i przedniego. Na przykładzie wykonania wynalazku na fig. 2 są układy przekaźników elektronicznych w obwodach cewek dwóch liniowych silników elektrycznych z wykorzystaniem analogowego wzmacniacza operacyjnego, jako stopnia wejściowego odwracającego fazę i sumującego napięcie prądów indukcyjnych od cewek czujników, którego suma napięcia jest połączona z przedwzmacniaczem i poprzez wzmacniacz mocy wyjściowej zasilającym sprzężone elektrycznie cewki robocze liniowych silników zawieszenia koła tylnego i przedniego. Na przykładzie wykonania wynalazku na fig. 3 są układy przekaźników elektronicznych w obwodach cewek czterech liniowych silników elektrycznych z wykorzystaniem analogowego wzmacniacza operacyjnego, jako stopnia wejściowego odwracającego fazę i sumującego napięcie prądów indukcyjnych od cewek czujników, którego suma napięcia jest połączona z przedwzmacniaczem i poprzez wzmacniacz mocy wyjściowej zasilającym sprzężone elektrycznie cewki robocze liniowych silników zawieszenia dwóch kół tylnych i dwóch kół przednich. Na przykładzie wykonania wynalazku na fig. 4 są układy przekaźników elektronicznych w obwodach cewek trzech liniowych silników elektrycznych z wykorzystaniem analogowego wzmacniacza operacyjnego, jako stopnia wejściowego odwracającego fazę i sumującego napięcia prądów indukcyjnych od cewek czujników, którego suma napięcia jest połączona z przedwzmacniaczem i poprzez wzmacniacz mocy wyjściowej zasilającym, sprzężone elektrycznie cewki robocze liniowych silników zawieszenia koła tylnego i dwóch kół przednich, a w przykładzie wykonania wynalazku na fig. 5 są układy przekaźników elektronicznych w obwodach cewek trzech liniowych silników elektrycznych z wykorzystaniem analogowego wzmacniacza operacyjnego, jako stopnia wejściowego odwracającego fazę i sumującego

PL 234 671 B1 napięcie prądów indukcyjnych od cewek czujników, którego suma napięcia jest połączona z przedwzmacniaczem i poprzez wzmacniacz mocy wyjściowej zasilającym sprzężone elektrycznie cewki robocze, innego układu rozstawienia silników zawieszenia kół tylnych i koła przedniego.

Ponadto, według schematów fig. 1, 2, 3, 4 i 5, do układów sprzężenia elektrycznego liniowych silników, poprzez zacisk wejściowy wzmacniacza mocy jest połączony modułowy system aktywnego poziomowania nadwozia pojazdu zawieszonego z udziałem liniowych silników elektrycznych. Elementy tego modułowego systemu są energoelektronicznymi analogami układów aktywnego poziomowania nadwozia z wykorzystaniem urządzeń hydraulicznych, jako elementów wykonawczych, znanych z opisów patentów nr Pat. P. 221301, nr Pat. 221578 i z opisu zgłoszeniowego wynalazku P. 405871.

W systemie poziomowania jest moduł mocy wyjściowej, który poprzez układ miksujący napięcie sygnału wyjściowego modułu synchronizującego z napięciem sygnału wyjściowego przedwzmacniacza, które wzmocnione wzmacniaczem mocy wyjściowej zasila cewki robocze liniowych silników elektrycznych, przy każdym z zawieszonych kół pojazdu.

Z modułem synchronizującym są połączone: moduł układu względnego punktu odniesienia w przestrzeni, moduł układu czujnika wysokości nadwozia oraz moduł układu GPS (Global Positioning System) satelitarnego systemu nawigacji drogowej pojazdów mechanicznych - pozwalający na aktywne poziomowanie nadwozia pojazdu w oparciu o uśrednione wskazania linii horyzontu przez system GPS.

Według fig. 1, przykład wykonania wynalazku jest w postaci układu przekaźników „Pr i Pc” elektronicznych połączonych w obwodach cewek liniowego silnika elektrycznego A jako zamiennika amortyzatora hydraulicznego koła przedniego i w obwodach cewek liniowego silnika elektrycznego B jako zamiennika amortyzatora hydraulicznego koła tylnego.

Każdy silnik, jako element zawieszenia kolumnowego posiada sztywną kolumnę rury obudowy, wewnątrz której z góry na dół nawinięte są zwoje cewki „r” roboczej razem z nawiniętymi z góry na dół współosiowymi, niezależnymi uzwojeniami cewki „c” czujnika indukcyjnego, najlepiej na zewnętrznych zwojach cewki „r” roboczej.

Ponadto, każdy silnik A i B współosiowo z cewkami „r i c” posiada przełożone w prowadnicy kolumny ruchome rdzenie trzpieni magnesów trwałych. Prowadnica izoluje rdzeń magnesu mechanicznie i galwanicznie od cewek „r i c”. Rdzenie magnesu każdego silnika A i B mają takie same biegunowości.

Układ przekaźników „Pr i Pc” elektronicznych jest również stosowany do połączenia w obwodach cewek „r” roboczych razem z nawiniętymi współosiowymi, niezależnymi uzwojeniami cewek „c” czujników indukcyjnych, najlepiej na zewnętrznych zwojach cewek „r” roboczych stojanów tarczowych silników elektrycznych. Każdy silnik elektryczny z wirnikiem lub z wirnikami obrotowymi jest wyposażony w płytki z magnesów trwałych o takim samym zestawieniu biegunowości pól magnetycznych płytek magnesów trwałych, jako elementów rotacyjnych elementów zawieszenia.

Przedstawione na fig. 1 końcówki przewodów elektrycznych cewek „r roboczych końcówki przewodów elektrycznych, niezależnie, współosiowo nawiniętych cewek „c” czujników indukcyjnych są połączone do wszystkich zacisków układu przekaźników „Pr i Pc” elektronicznych w takim samym układzie połączeń, w zastosowaniu do elektrycznego silnika kolumnowego, jak i do elektrycznego silnika wirnikowego.

Zgodnie z fig. 1, na przykładzie sprzężenia silnika A z silnikiem B układ dwóch przekaźników elektronicznych „Pr” i „Pc” jest zainstalowany w obwodzie cewki „r” roboczej i w obwodzie cewki „c” czujnika indukcyjnego każdego z silników A i B elementów elektrycznego zawieszenia w ich układzie sprzężenia elektrycznego. Dotyczy to pojazdów zamontowanych na mechanicznym zawieszeniu sprężystym w postaci sprężyn resorujących, resorów piórowych, drążków skrętnych lub miechów pneumatycznych. Pomiędzy końcówką przewodu od każdej cewki „r” roboczej elementu zawieszenia silników A i B a końcówką przewodu od obwodu sprzężenia elektrycznego są połączone zaciski wyjściowe 1, 2 pierwszego przekaźnika „Pr”. Natomiast, pomiędzy końcówką przewodu od każdej cewki „c” czujnika indukcyjnego a końcówką przewodu od obwodu wejściowego elektronicznego analogowego wzmacniacza operacyjnego „Q” są połączone zaciski wyjściowe 5, 6 drugiego przekaźnika „Pc”.

W tym układzie przekaźników „Pr i Pc” elektronicznych końcówki przewodów od cewki „c” czujnika indukcyjnego są także połączone z zaciskami wejściowymi 3, 4 pierwszego przekaźnika „Pr”, a równoległe przewody od tej samej cewki „c” czujnika indukcyjnego są połączone z zaciskami wejściowymi 7, 8 drugiego przekaźnika „Pc” z jego opornością wejściową, co najmniej o rząd wielkości mniejszą od oporności wejściowej pierwszego przekaźnika „Pr”.

PL 234 671 B1

Na przykładzie schematu według fig. 1 dodatni potencjał elektryczny napięcia prądu stałego baterii jest połączony z zaciskiem „Ba” i poprzez opornik „Rz” jest napięciem zasilającym cewki „r” robocze silników A i B elementów zawieszenia.

Ujemny potencjał napięcia baterii jest połączony z masą.

Liniowy silnik elektryczny A od zacisku 2 przekaźnika „Pr”, poprzez zacisk 2 przekaźnika „Pr” od strony silnika B jest sprzężony przewodem elektrycznym z liniowym silnikiem elektrycznym B.

Od zacisku 6 przekaźnika „Pc” cewka „c” od silnika A przewodem elektrycznym, poprzez opornik „Ra” i od zacisku 6 przekaźnika „Pc” cewka „c” od silnika B przewodem elektrycznym, poprzez opornik „Rb” są połączone za pośrednictwem trójnika „t” do zacisku wejściowego „+” wzmacniacza operacyjnego „Q”. Natomiast, zacisk „-” odwracający fazę sygnału wejściowego jest, poprzez opornik „Rq” połączony z masą. Następnie, poprzez opornik „Rt” napięcie sygnału wyjściowego od wzmacniacza „Q” jest połączone z przedwzmacniaczem, symbolicznie przedstawionym w formie tranzystora „T”.

Emiter tranzystora, poprzez opornik „Re” jest połączony z masą.

Pomiędzy opornikiem „Rt” połączonym z bazą tranzystora a wyjściem od wzmacniacza „Q” za pośrednictwem trójnika „g”, równolegle z obwodem tranzystora „T” jest połączona dioda „D”, poprzez opornik „Rd” połączona z masą. Zadaniem diody „D” jest ograniczenie napięcia opornikiem „Rd” obwodu wejściowego przedwzmacniacza w przypadku takich kierunków prądów indukcyjnych cewek „c” czujników od strony silników A i B, które są indukowane skokiem rdzeni magnesów do dołu przy odbiciu nadwozia do góry.

Na przykładzie układu sprzężenia, według fig. 1 sygnał wyjściowy napięcia od przedwzmacniacza jest połączony z modułem „f” wzmacniacza sumującego, a stamtąd, najlepiej impulsowym wzmacniaczem mocy od tego samego modułu „f ”, wzmocniony sygnał wyjściowy od strony trójnika „m” jednocześnie zasila cewki „r” robocze silników A i B.

Mniejsze napięcie ma na celu spowolnienie odbicia płaszczyzny nadwozia do góry.

W sytuacji odwrotnej, przy odwrotnym kierunku prądu indukcyjnego od cewek „c” czujników silników A i B, które są indukowane skokiem rdzeni magnesów do góry przy ugięciu nadwozia do dołu, przy nie przewodzącej diodzie „D”, przy zwiększonym napięciu od obwodu przedwzmacniacza, sygnał napięcia jest połączony z modułem „f” i poprzez wzmacniacz sumujący wzmacniacza mocy od tego samego modułu „f”, wzmocniony sygnał napięcia od strony trójnika „m” powoduje, jednoczesny przepływ prądu indukującego cewki „r” robocze silników A i B.

Siła elektromotoryczna indukcji kompensuje siłę odśrodkową nadwozia.

Z takim skutkiem, że przykładowo przy ugiętej sprężynie resorowej przedniej części nadwozia z jednoczesnym ugięciem rdzenia magnesu silnika A, siła elektromotoryczna indukcji po stronie silnika B, pokonująca siłę wybicia sprężyny resorowej, uniemożliwia wysuwanie rdzenia magnesu silnika B do dołu tak, że całe nadwozie pojazdu ulega, względnie równoległemu ugięciu nadwozia do dołu.

Przy czym, głębokość korekcyjnego ugięcia wszystkich elementów zawieszenia w procesie kompensacji nadwozia od siły odśrodkowej jest ograniczona sztywnością wszystkich sprężyn resorowych zawieszenia. Z tego powodu suma sił elektromotorycznych oddziaływujących na cewki „r” robocze silników A i B, kompensujących siłę odśrodkową jest, nie większa od sztywności granicznej wszystkich sprężyn resorowych, ale jest nie mniejsza od sztywności tych sprężyn resorowych, które potencjalnie były by wybite w procesie kompensacji sił odśrodkowych nadwozia.

Według fig. 2, jest inny przykład wykonania wynalazku, tak samo jak w przykładzie fig. 1 w postaci układu przekaźników „Pr i Pc” elektronicznych połączonych w obwodach cewek liniowego silnika elektrycznego A jako zamiennika amortyzatora hydraulicznego koła przedniego i w obwodach cewek liniowego silnika elektrycznego B jako zamiennika amortyzatora hydraulicznego koła tylnego.

Różnica wykonania, według fig. 2 względem wykonania, według fig. 1 polega na innym układzie połączenia ze wzmacniaczem operacyjnym „Q”.

Od zacisku 6 przekaźnika „Pc” cewka „c” od silnika A odcinkiem przewodu elektrycznego, poprzez opornik „Ra” oraz od zacisku 6 przekaźnika „Pc” cewka „c” od silnika B odcinkiem przewodu elektrycznego, poprzez opornik „Rb” są połączone za pośrednictwem trójnika „t” do zacisku wejściowego „-”, odwracającego fazę sygnału wejściowego wzmacniacza operacyjnego „Q”.

Natomiast, zacisk „+” nieodwracający fazę sygnału wejściowego jest, poprzez opornik „Rq” połączony z masą. Opornik „Rs” jest opornikiem ujemnej pętli sprzężenia zwrotnego. Następnie, poprzez opornik „Rt” sygnał wyjściowy od wzmacniacza „Q” jest połączony z przedwzmacniaczem, symbolicznie przedstawionym w formie tranzystora „T”.

Emiter tranzystora, poprzez opornik „Re” jest połączony z masą.

PL 234 671 B1

Pomiędzy opornikiem „Rt” połączonym z bazą tranzystora a wyjściem od wzmacniacza „Q” za pośrednictwem czwórnika „h”, równolegle z obwodem tranzystora „T” jest połączona dioda „D”, poprzez opornik „Rd” połączona z masą.

Dioda „D” ma odwrotnie połączone końcówki przewodów, niż w przykładzie wykonania, według fig. 1.

Przy czym, układy sprzężenia elektrycznego według fig. 3, 4, i 5 są przedstawione na przykładzie układu połączenia ze wzmacniaczem operacyjnym „Q” według fig. 2.

Według fig. 3, jest przedstawiony układ sprzężenia elektrycznego w przypadku pojazdu czterokołowego. Przy czym, od strony modułu „f”, wzmocniony sygnał wyjściowy od strony czwórnika „m” jednocześnie zasila cewki „r” robocze silników A i A' oraz, poprzez przewód elektryczny pomiędzy czwórnikiem „m” a trójnikiem „m' ” jest również doprowadzony do cewek „r” roboczych silników B' i B.

Od zacisków 6 przekaźników „Pc” cewki „c” od silników A i A' odcinkami przewodów elektrycznych, poprzez oporniki „Ra” i „Ra' ” oraz od zacisków 6 przekaźników „Pc” cewki „c” od silników B' i B odcinkami przewodów elektrycznych, poprzez oporniki „Rb' ” i „Rb” są połączone za pośrednictwem trójnika „t” do zacisku wejściowego „-”, odwracającego fazę sygnału wejściowego wzmacniacza operacyjnego „Q”.

Z tym, że w celu załączenia dowolnej liczby silników elektrycznych, jako elementów zawieszenia dowolnej liczby kół, każdego z układem przekaźników „Pr i Pc” elektronicznych, z obwodami cewek „r” roboczych i cewek „c” czujników indukcyjnych, to od zacisków 6 każdego przekaźnika „Pc” cewki czujników od dowolnej liczby silników są połączone do zacisków „n” i „n' ” i poprzez oporniki „Rn” i „Rn' ” są połączone przewodem z trójnikiem „t' ”a następnie są połączone do wejścia „-” odwracającego fazę sygnału wejściowego wzmacniacza operacyjnego „Q”.

Według fig. 4, jest przedstawiony układ sprzężenia elektrycznego pojazdu trójkołowego.

Przy czym, od strony modułu „f”, wzmocniony sygnał wyjściowy od strony czwórnika „m” jednocześnie zasila cewki „r” robocze silników A i B i C, tak że silniki A i B są z przodu pojazdu, a silnik C jest z tyłu pojazdu.

Według fig. 5, jest przedstawiony inny układ sprzężenia elektrycznego pojazdu trójkołowego. Przy czym, od strony modułu „f”, wzmocniony sygnał wyjściowy od strony czwórnika „m” jednocześnie zasila cewki „r” robocze silników A i B i C, tak że silnik A jest z przodu pojazdu, a silniki B i C są z tyłu pojazdu.

W każdym z przykładów fig. 1, 2, 3, 4 i 5 wykonania wynalazku, do opisanego wcześniej modułu „f” synchronizującego, poprzez moduł „e” mieszacza elektronicznego są połączone moduł „a” układu względnego punktu odniesienia w przestrzeni, moduł „b” układu czujnika wysokości nadwozia oraz moduł „d” układu GPS (Global Positioning System) satelitarnego systemu nawigacji drogowej pojazdów mechanicznych pozwalający na aktywne poziomowanie nadwozia pojazdu w oparciu o uśrednione wskazania linii horyzontu przez system GPS.

Moduł „f ” synchronizujący jest wzmacniaczem sumującym sygnał napięcia wyjściowego od modułu „e” miksującego i sumuje go z sygnałem napięcia wyjściowego od przedwzmacniacza „T”. Wypadkowe napięcie od wzmacniacza sumującego, poprzez wzmacniacz mocy wyjściowej, przez połączenie z zaciskami „m” i „m'” zasila cewki „r” robocze silników elektrycznych elementów zawieszenia. Do modułu „e” miksującego są połączone napięcia od modułu „a” względnego punktu odniesienia, od modułu „b” układu czujnika wysokości nadwozia oraz od modułu „d” satelitarnego systemu nawigacji. Moduł „a” względnego punktu odniesienia ustala wielkości napięcia do modułu „e” miksującego w oparciu o wskazania przez elektroniczną kamerę video stałego punktu w przestrzeni, na przykład wysokiej góry, szczytu masztu, wysokiego komina lub od stałego źródła światła.

Każdy sygnał z wymienionych modułów może być załączany razem lub osobno.

Działanie układu przekaźników „Pr” i „Pc” polega na okresowym odłączaniu obwodu prądu elektrycznego przy względnie małej indukcji samej cewki „c” czujnika lub w wyniku wzbudzenia większej indukcji cewki „c” razem z cewką „r” roboczą skokiem rdzenia magnesu trwałego liniowego silnika elektrycznego lub półobrotem tarczy wirnika tarczowego silnika elektrycznego.

Ponieważ oporność wejściowa przekaźnika „Pc” jest mniejsza, to przy wzroście napięcia na zaciskach 7 i 8 przekaźnik „Pc” odcina połączenie pomiędzy swoimi własnymi zaciskami 5 i 6, odłączające wzmacniacz „Q”. Ponieważ, oporność wejściowa przekaźnika „Pr” jest na tyle duża, że funkcjonuje jeszcze sprzężenie pomiędzy silnikami elektrycznymi, sprzężonymi według wybranych schematów fig. 1, 2, 3, 4 lub 5, w układzie sprzężenia elektrycznego z odłączonym wzmacniaczem „Q” przy, przykładowym uderzeniu koła przedniego o wybój, rdzeń magnesu uderzonego powoduje wzbudzenie prądu indukcyjnego w jego cewce „r” roboczej i ten prąd, poprzez przewody elektryczne sprzężenia oddziałuje na cewkę roboczą „r” silnika w układzie sprzężenia lub na cewki „r” robocze silników w układach sprzężenia.

PL 234 671 B1

Taka reakcja powoduje, że napięcie prądu indukcyjnego cewki „r” roboczej, przykładowego koła przedniego powoduje skok magnesu lub skoki magnesów silników w przeciwną stronę. W zależności od wielkości, przykładowego uderzenia wzrasta siła tłumienia skoku rdzenia, bezpośrednio uderzonego o wybój na drodze. Przy dalszym wzroście siły uderzenia, przy ekstremalnych skokach rdzenia magnesu, napięcie indukcyjne w cewce „c” czujnika na zaciskach wejściowych 3 i 4 przekaźnika „Pr” odcina połączenie pomiędzy zaciskami 1 i 2 przekaźnika „Pr” cewki „r” roboczej i tym samym odcina obwód sprzężenia elektrycznego pomiędzy cewką „r” roboczą w układzie sprzężenia lub pomiędzy cewkami „r” roboczymi, dotychczasowego układu sprzężenia silników elektrycznych.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Układ dwóch przekaźników elektronicznych („Pr” i „Pc”) każdego z silników elementów elektrycznego zawieszenia w ich układzie sprzężenia elektrycznego, który dotyczy pojazdów zamontowanych na mechanicznym zawieszeniu sprężystym, z zaciskami wyjściowymi (1, 2) pierwszego przekaźnika („Pr”) połączonymi pomiędzy końcówką przewodu od każdej cewki („r”) roboczej silnika elementu zawieszenia a końcówką przewodu od obwodu sprzężenia elektrycznego oraz z zaciskami wyjściowymi (5, 6) drugiego przekaźnika („Pc”) połączonymi pomiędzy końcówką przewodu od każdej cewki („c”) czujnika indukcyjnego a końcówką przewodu od obwodu wejściowego elektronicznego analogowego wzmacniacza operacyjnego („Q”), znamienny tym, że końcówki przewodów od cewki („c”) czujnika indukcyjnego są także połączone z zaciskami wejściowymi (3, 4) pierwszego przekaźnika („Pr”), a równoległe przewody od tej samej cewki („c”) czujnika indukcyjnego są połączone z zaciskami wejściowymi (7, 8) drugiego przekaźnika („Pc”) z jego opornością wejściową, co najmniej o rząd wielkości mniejszą od oporności wejściowej pierwszego przekaźnika („Pr”).